Opis projektu
Bezprecedensowa rozdzielczość na poziomie jednego nanometra rewolucjonizuje nanoskopię optyczną
Od czasu wynalezienia pierwszego mikroskopu optycznego pod koniec XV wieku techniki wykorzystujące interakcję światła z materią umożliwiły coraz bardziej szczegółowe badanie struktury i funkcji materiałów, zarówno żywych, jak i nieożywionych. Nanoskopia optyczna, nagrodzona Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii w 2014 r. za przekroczenie teoretycznej granicy rozdzielczości optycznej, jest obecnie zestawem technik, które pozwalają obserwować obiekty w skali nanometrowej w ich naturalnym środowisku. Finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projekt OptnanoATcryo umożliwi wprowadzenie kolejnej innowacji dzięki znacznemu zwiększeniu gęstości znakowania i liczby zebranych fotonów z pojedynczych emiterów fluorescencyjnych. Dzięki zastosowaniu kontroli fluorescencji w temperaturach kriogenicznych i nowatorskich schematów rekonstrukcji w superrozdzielczości technika ta zapewni bezprecedensową rozdzielczość 3D rzędu jednego nanometra.
Cel
Optical nanoscopy is a powerful technique used in biology to study subcellular structures and function via specifically targeted fluorescent labels. Localization microscopy in particular offers a much better resolution (~10-50 nm) than conventional microscopy (~250 nm) while being relatively undemanding on the experimental setup and the subsequent image analysis. The next revolution in imaging to 1 nm isotropic resolution in 3D must realize a big increase in the number of collected photons from single fluorescent emitters as well as in the labelling density. Only then can subcellular structures be imaged at the molecular level to study the molecular machinery of the cell. Notably observations of DNA conformation in 3D at such resolutions would be spectacular and enable investigation of biophysical models ranging from chromosomal DNA packaging to gene regulation.
I propose a new imaging technique based on fluorescence control at cryogenic temperatures in combination with novel data driven super-resolution reconstruction schemes employing prior knowledge that promises this unprecedented optical far-field resolution. I introduce a twofold technical leap by i) much higher photon counts due to negligible photobleaching at cryogenic temperatures while maintaining the sparsity required for single emitter localization and ii) relaxing the required labelling density using a priori information and the averaging of many identical entities. Orientational blinking ensures single emitter localization via a combination of polarization sensitive excitation, detection and stimulated depletion and triplet state shelving.
Biophysical models of cell structures and data driven priors mean that fewer samples are needed to fully describe a structure.
In a larger perspective, the outcome of this research will enable the combination of structural cryo-electron microscopy imaging at subnanometer resolutions with functional fluorescent imaging at the nanometer scale.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego. Więcej informacji: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego. Więcej informacji: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc
- nauki przyrodniczenauki fizyczneoptykamikroskopiamikroskopia superrozdzielcza
- nauki przyrodniczeinformatykanauka o danychprzetwarzanie danych
- nauki przyrodniczenauki fizycznefizyka teoretycznafizyka cząstek elementarnychfotony
- nauki przyrodniczematematykamatematyka stosowanamodel matematyczny
Aby użyć tej funkcji, musisz się zalogować lub zarejestrować
Przepraszamy… podczas wykonywania operacji wystąpił nieoczekiwany błąd.
Wymagane uwierzytelnienie. Powodem może być wygaśnięcie sesji.
Dziękujemy za przesłanie opinii. Wkrótce otrzymasz wiadomość e-mail z potwierdzeniem zgłoszenia. W przypadku wybrania opcji otrzymywania powiadomień o statusie zgłoszenia, skontaktujemy się również gdy status ulegnie zmianie.
Program(-y)
Temat(-y)
Zaproszenie do składania wniosków
(odnośnik otworzy się w nowym oknie) ERC-2014-CoG
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSystem finansowania
ERC-COG -Instytucja przyjmująca
2628 CN Delft
Niderlandy